(Air Conditioning)

(1)

공기조화

(Air Conditioning)

강의 8: 습공기 상태량

(2)

학습내용

 습공기 상태량

 절대습도

 상대습도

 노점온도

 습구온도

 엔탈피

(3)

공기의 절대 습도

3

 공기 안의 수증기량은 다양한 방법으로 나타낼 수 있음.

 절대습도(ω)란 단위질량의 건공기 안에 있는 수증기의 질량

 비습 (specific humidity), 또는 습도비 (humidity ratio)로도 부름.

m

_a

: 건공기 질량, m

_v

: 수증기 질량

(4)

공기의 절대 습도

 1 kg 의 건공기를 고려하면 절대습도의 정의에 따라 건공기의 절대습도는 0임.

 건공기에 수증기를 더하면 절대습도는 증가함.

 더 많은 증기나 수분이 더해질수록 절대습도는 공기가 더 이상 수분을 가지지 못할 때까지 증가함.

 위와 같은 지점에서 공기는 포화공기로 불려짐.

 포화공기에 더해진 수분은 응축됨.

 일정한 압력과 온도에서 포화공기 내 수증기 양은 그 온도에서의 포화 수증기압을 이용하여 계산될 수 있음.

(5)

공기의 상대 습도

5

 습공기에서 수증기 몰분율 y

_v

와 동일 온도, 압력에서 포화 습공기의 수증기 몰분율 y

_s

의 비임.

(6)

공기의 상대 습도

 공기 중 수분의 양은 사람이 환경 가운데 얼마나 편안하게 느끼는가를 결정함.

 편안함의 정도는 같은 온도에서 공기가 최대한 가질 수 있는 수분량에 대해서 공기가 가지고 있는 수분량에 의존함. 이러한 두 양의 비를 상대습도 Ø라 한다.

(7)

공기의 절대습도와 상대 습도의 관계

7

(8)

공기의 노점온도 (T _d )

 주어진 혼합기체에서와 동일한 압력과 습도비에서 포화습공기의 온도임.

 혼합기체가 일정한 압력에서 냉각되면 혼합물 내의 수증기가 응축되기 시작하는 온도

 주어진 혼합물의 압력에서 노점온도는 수증기의 분압 또는 절대습도 ω에 의해서 결정됨.

 따라서,

T _d

, ω,

P _v

는 서로 독립되어 있지 않음.

(9)

대기의 엔탈피

9

 대기의 엔탈피는 건공기와 수증기의 엔탈피로 표현됨.

 대개의 경우 습공기 (건공기+수증기) 중

건공기의 양은 변화하지 않고, 수증기의 양이 변화함.

 대기 (습공기)의 비엔탈피는 단위 질량의

건공기가 가지는 엔탈피로 정의됨.

(10)

건공기의 엔탈피

 공기조화 응용분야에 있어서 공기의 온도는 10 ~ 50 °C 사이에 있음.

 이러한 범위에서 건공기는 일정한

C _p

(=1.005 kJ/kg- K)을 갖는 이상기체로 가정할 수 있음. 에러는 무시할 만하며 0.2 % 미만임.

 0 °C 를 기준온도로 잡으면, 건공기의 엔탈피와 엔탈피 변화는 아래 식들로부터 계산될 수 있음. 0 °C 에서

건공기의 엔탈피는 알려져 있지 않으나 0으로 정의함.

(11)

수증기의 엔탈피

11

 수증기는 이상기체로 고려되어질 수 있기 때문에, 수증기의 엔탈피는 온도만의 함수임.

h= h(T)

 아래 관계에 의해 50 °C 미만의 온도에서 공기 중에 있는 수증기의 엔탈피는 포화증기의 엔탈피로써 구할 수 있음.

 0 °C 에서의 수증기의 엔탈피: 2501.3 kJ/kg.

 수증기의 평균 정압비열 (10 ~ 50 °C 의 온도범위):

1.82 kJ/kg· °C.

 수증기의 엔탈피는 아래 식으로부터 계산됨.

(12)

습공기의 엔탈피

 습공기의 엔탈피는 건공기 엔탈피와 수증기 엔탈피의 합임.

 공기조화 과정 중 건공기의 질량은 변하지 않으므로 건공기 질량을 기준으로 하여, 즉, 건공기 단위 질량 당 습공기의 비엔탈피를 얻음.

(13)

습공기의 엔탈피

13

(Air Conditioning)

공기조화